Teoria dell'universo oscillante

Vista dell'universo profondo di Hubble. L'universo si sta attualmente espandendo, ma secondo la teoria dell'universo oscillante, arriva un tempo che si contrae. Fonte: Wikimedia Commons.

IL Teoria dell'universo oscillante o L'universo ciclico propone che l'universo si espanda e si contraggerà a tempo indeterminato. Richard Tolman (1881-1948), matematico dell'Istituto tecnologico della California, propose una teoria dell'universo pulsante con una fondazione matematica intorno al 1930.

Ma l'idea non era nuova per il tempo di Tolman, poiché le ex scritture vediche avevano già proposto qualcosa di simile a 1500.C, affermando che l'intero universo era contenuto in un uovo cosmico chiamato Brahmanda.

Grazie a Edwin Hubble (1889-1953) è dimostrato che l'universo si sta attualmente espandendo, che secondo la maggior parte degli astronomi, sta attualmente accelerando.

Proposta della teoria dell'universo oscillante

Ciò che Tolman propone è che l'espansione dell'universo si verifica grazie all'impulso iniziale del Big Bang e si fermerà una volta a detto cessazione dell'impulso dall'azione della gravità.

In effetti, il cosmologo russo Alexander Friedmann (1888-1925) aveva già introdotto matematicamente nel 1922 l'idea di una densità critica dell'universo, al di sotto della quale si espande senza gravità in grado di impedirlo, mentre sopra, quella stessa gravitazione impedisce l'espansione e provoca la sua contrazione fino a quando non raggiunge il crollo.

Bene, nella sua teoria di Tolman prevede che la densità dell'universo raggiungerà un punto in cui l'espansione si ferma grazie al freno gravitazionale e inizierà la fase di contrazione, chiamata Grande scricchiolio.

Grande rappresentazione di scricchiolio

Durante questa fase, le galassie si avvicinano e più per formare un'enorme massa incredibilmente densa, che causerà un collasso previsto.

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La teoria postula anche che l'universo non ha un inizio e una fine specifici, poiché è costruito e distrutto alternativamente in cicli di milioni di anni.

La questione primordiale

La maggior parte dei cosmologi accetta la teoria del big bang come origine dell'universo, che si è formata attraverso la grande esplosione originale, in una forma specifica di materia e energia di densità inimmaginabile e enorme temperatura. 

Il grande scricchiolio, l'asse verticale rappresenta l'espansione o la contrazione a seconda del tempo

Da questo grande atomo iniziale è emerso le particelle elementari che conosciamo: protoni, elettroni e neutroni, nella forma chiamata ylem, Una parola greca che il saggio Aristotele aveva usato per riferirsi alla sostanza primaria, la fonte di tutta la materia. 

Lui ylem Si raffredda gradualmente mentre si espandeva, diventando meno denso alla volta. Questo processo ha lasciato un segno di radiazione nell'universo, che è stato attualmente rilevato: lo sfondo delle radiazioni a microonde.

Le particelle elementari hanno iniziato a combinarsi tra loro e formare il soggetto che conosciamo in pochi minuti. Così il ylem È stato successivamente trasformato in una e un'altra sostanza. L'idea di ylem È quello che ha dato attenzione a quello dell'universo pulsante.

Secondo la teoria dell'universo pulsante, prima di raggiungere questa fase espansiva in cui siamo ora, è possibile che esistesse un altro universo simile a quello attuale, che ha contratto fino a quando non ha formato il ylem.

O forse il nostro è il primo degli universi ciclici che avranno luogo in futuro.

Big Bang, grande scricchiolio e entropia

Il Big Bang presentato in due dimensioni: spazio e tempo

Secondo Tolman, ogni sequenza di oscillazione dell'universo inizia con un big bang, in cui il ylem Dà origine a tutto il soggetto che conosciamo e termina con il grande crunch, il crollo in cui l'universo crolla.

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Nel periodo di tempo tra l'uno e l'altro, l'universo si espande fino a quando la gravità non si ferma.

Tuttavia, come ha realizzato lo stesso Tolman, il problema è nella seconda legge della termodinamica, che afferma che l'entropia - che soffre di disturbo - di un sistema non diminuisce mai.

Immagine di tutto il cielo dell'universo creato da nove anni di dati WMAP

Pertanto ogni ciclo dovrebbe essere più lungo del precedente, se forse l'universo fosse in grado di mantenere la memoria della sua entropia precedente. Aumentando la durata di ogni ciclo, un punto in cui l'universo tende ad espandersi indefinitamente sarebbe arrivato.

Un'altra conseguenza è che secondo questo modello, l'universo è finito e in un punto distante in passato ha dovuto avere un'origine.

Per correggere il problema, Tolman ha affermato che includendo la termodinamica relativistica, tali restrizioni scomparirebbero, consentendo una serie indefinita di contrazioni ed espansioni dell'universo.

L'evoluzione dell'universo

Il parametro di densità determina tre possibili geometrie dell'universo

Il cosmologo russo Alexander Friedmann, che era anche un grande matematico, ha scoperto tre soluzioni alle equazioni di Einstein. Queste sono 10 equazioni che fanno parte della teoria della relatività e descrivono come lo spazio-tempo è curvo a causa della presenza di materia e gravità.

Le tre soluzioni di Friedmann portano a tre modelli dell'universo: uno chiuso, un altro aperto e un terzo piano. Le possibilità offerte da queste tre soluzioni sono:

• Un universo in espansione può smettere di espandersi e contrarre di nuovo.
• L'universo in espansione può raggiungere uno stato di equilibrio.
• L'espansione può continuare all'infinito.

Il grande strappo

Grande ricreazione artistica

Il tasso di espansione dell'universo e la quantità di materia presenti in essa sono le chiavi per riconoscere la soluzione corretta dei tre menzionati.

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Friedmann ha stimato che la densità critica a cui è stata citata all'inizio è di circa 6 atomi di idrogeno per ogni metro cubo. Ricorda che l'idrogeno ed elio sono i principali prodotti del ylem Dopo il Big Bang e gli elementi più abbondanti dell'universo.

Fino ad ora, gli scienziati concordano sul fatto che la densità dell'universo attuale è molto bassa, in modo che non sia possibile generare una forza di gravità che rallenta l'espansione.

Quindi il nostro universo sarebbe un universo aperto, che potrebbe finire nella grande lacrima o nel grande strappo, dove la materia è separata in particelle subatomiche che non si uniscono mai più. Questa sarebbe la fine dell'universo che conosciamo.

La materia oscura è la chiave

Presenza di materia oscura, quando l'immagine si avvicina alle curvature prodotte dalle lenti gravitazionali. Fonte: NASA/ESA

Ma devi tenere conto dell'esistenza della materia oscura. La materia oscura non può essere vista o rilevata direttamente, almeno per ora. Ma i suoi effetti gravitazionali sì, poiché la sua presenza spiegherebbe le alterazioni gravitazionali in molte stelle e sistemi.

Poiché si ritiene che la materia oscura occupa fino al 90 % dell'universo, il nostro universo potrebbe essere chiuso. In tal caso, la gravità sarebbe in grado di compensare l'espansione, portandolo in grande scricchiolio, come descritto in precedenza.

In ogni caso, è un'idea affascinante, che ha ancora molto campo aperto alla speculazione. In futuro è possibile che la vera natura della materia oscura, se esiste, sia esposta.

Ci sono già esperimenti per questo nei laboratori della Stazione Spaziale Internazionale. Nel frattempo, gli esperimenti di terra vengono anche condotti per ottenere la materia oscura dalla materia normale. I risultati che risultano saranno fondamentali per comprendere la vera natura dell'universo.